金屬摻雜TaN-Ag 復(fù)合薄膜的制備及熱穩(wěn)定性的研究★

周美辰

（山西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 長治 046011）

引言

集成電路的出現(xiàn)極大地豐富了人們的生活。薄膜電阻作為集成電路的基礎(chǔ)器件，常占電子組件總數(shù)的30%以上，是關(guān)鍵的元器件[1-2]。TaN 摻雜導(dǎo)電金屬的復(fù)合薄膜具有電阻可調(diào)范圍寬、近零溫度系數(shù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，是制備薄膜電阻的理想材料[3-4]。熱處理是薄膜制備成器件的必經(jīng)步驟[5]，且該薄膜在工作過程中需要將電能轉(zhuǎn)化成熱能，因此研究該體系的熱穩(wěn)定性對(duì)實(shí)際應(yīng)用具有重大意義。

Tseng 等[6]研究了退火后TaN+Ag 薄膜硬度變化。當(dāng)Ag 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.59%時(shí)，TaN+Ag 薄膜的硬度整體較高，其中退火8 min 后薄膜的硬度最高。Mardani等[7]研究了不同氮分壓制備條件下復(fù)合薄膜退火后電學(xué)性能的變化。本文采用真空退火方法，通過控制退火溫度，對(duì)TaN 摻Ag 復(fù)合薄膜進(jìn)行退火處理，測量退火前、后復(fù)合薄膜的電阻，研究摻Ag 量和退火溫度對(duì)薄膜電學(xué)性能的影響，并通過SEM 表面形貌分析等方法探究薄膜在熱場作用下的變化。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 樣品制備

樣品制備采用磁控濺射方法，實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用JGP-450A 磁控濺射沉積系統(tǒng)，基底選用單面拋光單晶Si（100）片，并對(duì)其表面進(jìn)行熱氧化處理，使其形成厚度約為270 nm 的熱氧化層，確保電學(xué)性能測量時(shí)具有良好的絕緣性。

實(shí)驗(yàn)用到的靶材分別為Ta 靶（Φ75 mm×5 mm，純度99.99%），Ag 靶（Φ75 mm×5 mm，純度99.99%）。使用的氬氣和氮?dú)饩鶠楦呒儦怏w（99.999%），Ta 靶氮分壓選定為40%，濺射時(shí)間為30 min。Ta 靶使用直流濺射，濺射功率選定為200 W，Ag 靶使用射頻濺射，Ag 靶濺射功率分別設(shè)置為0、50、80、110、130 W，制備出不同Ag 含量的復(fù)合薄膜。……